(57)【要約】【課題】燃料電池システム起動時において、取り外し可能な起動専用のユニットを用いることで、コンパクトな構成とした燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】燃焼部７へ燃料を供給する大流量燃焼用燃料供給手段２６と、燃焼部７へ燃焼用燃料を供給するためのスタータユニット側燃焼用燃料供給管２７と、燃焼部７へ空気を供給する大流量燃焼用空気供給手段２８と、燃焼部７へ燃焼用空気を供給するためのスタータユニット側燃焼用空気供給管２９とを有したスタータユニット２５を設け、燃料電池システム本体ユニット２の燃料用接続部２３とスタータユニット側燃焼用燃料供給管２７と、燃料電池システム本体ユニット２の空気用接続部２４とスタータユニット側燃焼用空気供給管２９とをそれぞれ接続可能とし、燃料電池システム本体ユニット２にスタータユニット２５を脱着可能とした。【選択図】図１
2007265649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素リッチな改質ガスを燃料電池本体のアノード側に供給し、燃料電池本体のカソード側に酸素を供給し発電を行う燃料電池システムにおいて、
炭化水素燃料を改質ガスに改質する改質部と、前記改質部を昇温するための燃焼部と、前記燃焼部の点火を行う点火手段と、前記燃焼部の炎の状態を検知する炎検知手段と、前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、前記燃焼用燃料供給手段から前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するための燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼用空気供給手段から前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給管と、前記燃焼用燃料供給手段と前記燃焼用空気供給手段と前記燃焼部の前記点火手段を制御し、且つ前記燃焼部の炎検知手段からの電気入力信号を処理制御する燃焼制御部と、前記燃焼用燃料供給管と外部とを接続する燃料用接続部と、前記燃焼用空気供給管と外部とを接続する空気用接続部とを有した燃料電池システム本体ユニットと、
前記燃焼部へ発電時に供給する燃焼用燃料供給量より大きい流量で燃料を供給する大流量燃焼用燃料供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するためのスタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部へ発電時に供給する燃焼用空気供給量より大きい流量で空気を供給する大流量空気供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するためのスタータユニット側燃焼用空気供給管と、前記大流量燃焼用燃料供給手段と前記大流量燃焼用空気供給手段の制御を行うスタータユニット制御部とを有したスタータユニットを備え、
前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃料用接続部と前記スタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃料電池システム本体ユニットの前記空気用接続部と前記スタータユニット側燃焼用空気供給管とをそれぞれ接続可能とし、前記燃料電池システム本体ユニットに前記スタータユニットを脱着可能としたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
水素リッチな改質ガスを燃料電池本体のアノード側に供給し、燃料電池本体のカソード側に酸素を供給し発電を行う燃料電池システムにおいて、
炭化水素燃料を改質ガスに改質する改質部と、前記改質部を昇温するための燃焼部と、前記燃焼部の点火を行う点火手段と、前記燃焼部の炎の状態を検知する炎検知手段と、外部から前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するための燃焼用燃料供給管と、外部から前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給管と、前記燃焼部の前記点火手段を制御し、且つ前記燃焼部の炎検知手段からの電気入力信号を処理制御する燃焼制御部と、前記燃焼用燃料供給管と外部とを接続する燃料用接続部と、前記燃焼用空気供給管と外部とを接続する空気用接続部とを有した燃料電池システム本体ユニットと、
前記燃焼部へ燃料を供給する大流量燃焼用燃料供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するためのスタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部へ空気を供給する大流量空気供給手段と、前記大流量燃焼用空気供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するためのスタータユニット側燃焼用空気供給管と、前記大流量燃焼用燃料供給手段と前記大流量燃焼用空気供給手段の制御を行うスタータユニット制御部とを有したスタータユニットを備え、
前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃料用接続部と前記スタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃料電池システム本体ユニットの前記空気用接続部と前記スタータユニット側燃焼用空気供給管とをそれぞれ接続可能とし、前記燃料電池システム本体ユニットに前記スタータユニットを脱着可能としたことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水素と酸素の電極上における電気化学反応によって発電を行う燃料電池システムとしては、メタノール、灯油燃料等の炭化水素燃料を改質部に供給して、水素リッチな改質ガスを生成し、この改質ガスを燃料電池スタックのアノード側に供給するとともに、反応ガスとして空気を燃料電池スタックのカソード側に供給することにより、燃料電池スタック内で水素と酸素を電気化学反応させて発電を行うように構成された燃料電池システムがある。
【０００３】
この種の燃料電池に水素を供給するための改質反応を行う改質部の分野では、灯油、ガソリン、メタノール等の炭化水素燃料を高温の水蒸気と混合し、改質触媒で水素リッチな改質ガスに改質する、いわゆる水蒸気改質方式が知られている。水蒸気改質反応は吸熱反応であるため、通常は燃焼部で改質触媒を６００〜８００℃程度の高温に保ちながら反応を進行させている。
【０００４】
このような燃料電池システム１０１は、図５に示すように、発電部である燃料電池本体１０２と、燃料電池本体１０２のカソード側に電気化学反応を起こすための酸素、又は空気である反応ガスを送るカソード側空気供給手段１０３と、燃料電池本体１０２のアノード側に供給するための改質ガスを生成する改質部１０４と、改質反応を促進させるための改質触媒１０５と、改質部１０４に熱エネルギを与える燃焼部１０６と、燃焼部１０６に電気火花を飛ばし点火する点火手段１０７と、燃焼部１０６の燃焼状態を検知する炎検知手段１０８と、水蒸気改質反応で生成された一酸化炭素COをシフト触媒によって二酸化炭素CO2と水素H2に変成させるCO変成器１０９と、さらに一酸化炭素COを微量にするために一酸化炭素COを選択的に酸化させるCO選択酸化器１１０と、改質された改質ガスを燃料電池本体１０２のアノード側に流すアノード側配管１１１と、改質ガスが燃料電池本体１０２をバイパスするように配したバイパス配管１１２と、アノード側配管１１１とバイパス配管１１２の流れを切り替える三方弁１１３と、燃焼用燃料供給手段１１４と、燃焼用空気供給手段１１５と、改質部１０４の温度を検知する温度センサ１１６と、燃焼用燃料供給手段１１４と燃焼用空気供給手段１１５と点火手段１０７の制御を行ない、且つ炎検知手段１０８と温度センサ１１６からの電気入力信号の処理制御を行う燃焼制御部１１７と、を備えたものである。
【０００５】
このような構成の燃料電池システム１０１は、まず炭化水素燃料を改質し燃料電池本体１０２に供給可能な改質ガスを得るためにその改質反応を行う改質部１０４を起動させる。改質反応とは、触媒反応であり、触媒自体の活性が上がらないと反応が促進しないため、改質触媒１０５を昇温させる必要がある。そのため、まず改質触媒１０５を燃焼部１０６からの燃焼ガスで昇温させる。ある程度の温度（例えば５００℃）まで改質触媒１０５を昇温させたら、ガス化させた炭化水素燃料及び水蒸気化した水を改質部１０４に導入して改質反応を起こさせ水素を含有した改質ガスを生成する。改質ガスを燃料電池本体１０２に供給する上で、燃料電池電極上での電気化学反応を害する一酸化炭素ＣＯの濃度を十分に低下させた後改質ガスを供給しなければならないため、一酸化炭素ＣＯ濃度が燃料電池本体１０２に供給可能となるまで十分に低下させ、三方弁１１３をバイパス側に切り替えてバイパス配管１１２に改質ガスを流し、燃焼用燃料として燃焼部１０６へ供給されるように制御を行なっている。改質ガスが燃料電池本体１０２に供給可能な品質になったと判断されると、三方弁１１３をバイパス配管１１２からアノード側配管１１１に切り替えて、燃料電池本体１０２に一酸化炭素ＣＯ濃度が十分に低下した改質ガスの供給を開始し発電を行う。
【０００６】
このような水蒸気改質方式の他に、炭化水素燃料を空気で部分酸化反応を起こさせ水素リッチな改質ガスを得る部分酸化改質方式が知られている。
【０００７】
前記部分酸化改質方式では、水蒸気改質触媒を初めとして水蒸気改質反応を用いた前記改質部の基本的な構造並びに運転方法をそのまま利用することが出来る。さらに加えて、部分酸化反応によって発生する熱で改質触媒１０５を加熱することが出来るので、前記水蒸気改質方式のように起動運転状態から安定的に燃料を供給できる発電運転状態になったあと、燃焼部１０６で改質部１０４を加熱しなくても運転が行える利点がある。（例えば特許文献１）
【特許文献１】特許３４９０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来のものにおいては、前記水蒸気改質方式や前記部分酸化改質方式など改質部を持つタイプの燃料電池システムの運転において起動時に改質反応を良好に進行させるため、まず改質部内部の触媒温度を一定温度まで上昇させる必要がある。迅速に改質部内部の触媒温度の昇温を行うためには、燃焼量を大きくする必要がある。燃焼量を大きくするためには燃焼用燃料と燃焼用空気の流量を増やしたいが、燃料や空気の流量を増やすためには供給手段の数を増やす、もしくは広い供給量制御範囲を有する供給手段を持つことが必要となり、制御が複雑で大型なものとなってしまった。これらの要因から、システムが複雑になりまたシステムの小型化が妨げられていた。また、このような改質部の起動においては改質部内の触媒の温度上昇をより迅速に行えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで本発明では前記課題を解決するため、水素リッチな改質ガスを燃料電池本体のアノード側に供給し、燃料電池本体のカソード側に酸素成分を供給し発電を行う燃料電池システムにおいて、炭化水素燃料を改質ガスに改質する改質部と、前記改質部を昇温するための燃焼部と、前記燃焼部の点火を行う点火手段と、前記燃焼部の炎の状態を検知する炎検知手段と、前記燃焼部に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段と、前記燃焼用燃料供給手段から前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するための燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、前記燃焼用空気供給手段から前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給管と、前記燃焼用燃料供給手段と前記燃焼用空気供給手段と前記燃焼部の前記点火手段を制御し、且つ前記燃焼部の炎検知手段からの電気入力信号を処理制御する燃焼制御部と、前記燃焼用燃料供給管と外部とを接続する燃料用接続部と、前記燃焼用空気供給管と外部とを接続する空気用接続部とを有した燃料電池システム本体ユニットと、前記燃焼部へ発電時に供給する燃焼用燃料供給量より大きい流量で燃料を供給する大流量燃焼用燃料供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するためのスタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部へ発電時に供給する燃焼用空気供給量より大きい流量で空気を供給する大流量空気供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するためのスタータユニット側燃焼用空気供給管と、前記大流量燃焼用燃料供給手段と前記大流量燃焼用空気供給手段の制御を行うスタータユニット制御部とを有したスタータユニットを備え、前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃料用接続部と前記スタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃料電池システム本体ユニットの前記空気用接続部と前記スタータユニット側燃焼用空気供給管とをそれぞれ接続可能とし、前記燃料電池システム本体ユニットに前記スタータユニットを脱着可能としたものとした。
【００１０】
また請求項２では、水素リッチな改質ガスを燃料電池本体のアノード側に供給し、燃料電池本体のカソード側に酸素成分を供給し発電を行う燃料電池システムにおいて、炭化水素燃料を改質ガスに改質する改質部と、前記改質部を昇温するための燃焼部と、前記燃焼部の点火を行う点火手段と、前記燃焼部の炎の状態を検知する炎検知手段と、外部から前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するための燃焼用燃料供給管と、外部から前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するための燃焼用空気供給管と、前記燃焼部の前記点火手段を制御し、且つ前記燃焼部の炎検知手段からの電気入力信号を処理制御する燃焼制御部と、前記燃焼用燃料供給管と外部とを接続する燃料用接続部と、前記燃焼用空気供給管と外部とを接続する空気用接続部とを有した燃料電池システム本体ユニットと、前記燃焼部へ燃料を供給する大流量燃焼用燃料供給手段と、前記大流量燃焼用燃料供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給するためのスタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃焼部へ空気を供給する大流量空気供給手段と、前記大流量燃焼用空気供給手段から前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃焼部へ燃焼用空気を供給するためのスタータユニット側燃焼用空気供給管と、前記大流量燃焼用燃料供給手段と前記大流量燃焼用空気供給手段の制御を行うスタータユニット制御部とを有したスタータユニットを備え、前記燃料電池システム本体ユニットの前記燃料用接続部と前記スタータユニット側燃焼用燃料供給管と、前記燃料電池システム本体ユニットの前記空気用接続部と前記スタータユニット側燃焼用空気供給管とをそれぞれ接続可能とし、前記燃料電池システム本体ユニットに前記スタータユニットを脱着可能としたものとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による脱着可能なスタータユニットを用いた燃料電池システムによると、燃料電池システム本体ユニットの内部には起動時のみ必要な大きくて高価な燃料供給手段、及び空気供給手段が特に必要なくなり燃料電池システムがよりコンパクトに設計できる。また、燃焼部にはスタータユニットから多量の燃料と空気が供給され、発電時よりはるかに大きい火力が得られる。そのため、燃料電池システムの起動から発電状態に移るまでの時間を大きく短縮することができる。
【００１２】
さらに、燃料電池システム発電運転時において燃焼部からの燃焼熱は必要ないが、起動時に改質部を燃焼により昇温する必要がある自己熱改質反応を行う改質部を有する燃料電池システムであれば、本発明のような構成のスタータユニットを用いた燃料電池システムの起動方法が行え、いかなる燃料電池システムを用いてもその燃料電池システム本体ユニット内部に起動時のみ必要な大きくて高価な燃料供給手段は特に必要なくなり、燃料電池システムがよりコンパクトに設計できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態の燃料電池システムを図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、１は燃料電池システムであり、２は燃料電池システム本体ユニットで、３は発電部となる燃料電池本体である。４は燃料電池本体３のカソード側に電気化学反応を起こすための酸素、または空気である反応ガスを送るカソード側ガス供給手段であり、５は炭化水素燃料を改質し燃料水素を生成する改質部、６は改質反応を促進させるための改質触媒、７は改質部５に熱エネルギを与える燃焼部、８は燃焼部７に電気火花を飛ばし点火する点火手段、９は燃焼部７の燃焼状態を検知する炎検知手段である。
【００１５】
１０は水蒸気改質反応後の改質ガス中に含まれた一酸化炭素COをシフト触媒によって二酸化炭素CO2と水素H2に変成させるCO変成器で、１１はさらに微量に含む一酸化炭素COを低くするために一酸化炭素COを選択的に酸化させるCO選択酸化器で、改質ガス成分中の一酸化炭素ＣＯ濃度をより低下させる。１２は改質された改質ガスを燃料電池本体３のアノード側に流すアノード側配管で、１３は改質ガスが燃料電池本体３をバイパスするように配したバイパス配管で、１４はアノード側配管１２とバイパス配管１３の改質ガス流れを切り替える三方弁である。
【００１６】
１５は燃焼部７に燃焼用燃料を供給する燃焼用燃料供給手段で、１６は燃焼部７に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段で、１７は改質部５の温度を検知する温度センサで、１８は燃焼用燃料供給手段１５と燃焼用空気供給手段１６と点火手段８の制御を行ない、且つ炎検知手段９と温度センサ１７からの電気入力信号の処理制御を行う燃焼制御部で、１９は燃焼用燃料供給手段１５から供給される燃焼用燃料を燃焼部７に供給する燃焼用燃料供給管で、２０は燃焼用空気供給手段１６から供給される燃焼用空気を燃焼部７に供給する燃焼用空気供給管で、２１は燃焼用燃料供給管１９側外部からの燃焼用燃料供給に対する開閉を行う燃焼用燃料供給側手動弁で、２２は燃焼用空気供給管２０側外部からの燃焼用空気供給に対する開閉を行う燃焼用空気供給側手動弁である。また、２３は燃焼用燃料供給管１９と外部を接続する燃料用接続部で、２４は燃焼用空気供給管２０と外部を接続するための空気用接続部である。この他、ここでは図示しないが燃料電池本体３の周辺機器として、燃料電池本体３温度調節機器などの補機が設けられていても良い。
【００１７】
次に、前記燃料電池システム本体ユニット２と分離されて構成したスタータユニット２５について説明する。２６は発電時よりも大きな燃焼を起こすために必要な燃焼用燃料量を供給するための大流量燃焼用燃料供給手段で、２７はその大流量燃焼用燃料供給手段２６から供給される燃焼用燃料を外部へ供給するスタータユニット側燃焼用燃料供給管で、２８は発電時よりも大きな燃焼を起こすために必要な燃焼用空気量を供給するための大流量燃焼用空気供給手段で、２９はその大流量燃焼用空気供給手段２８から供給される燃焼用空気を外部へ供給するスタータユニット側燃焼用空気供給管で、３０は大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８を制御するスタータユニット制御部である。なお、燃料電池システム本体ユニット２がスタータユニット２５との接続があるとき、燃焼制御部１８がスタータユニット２５の制御の一部、又は全てを担っても良い。
【００１８】
そして、改質運転を始める前に、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼用燃料供給管１９とスタータユニット２５のスタータユニット側燃焼用燃料供給管２７と、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼用空気供給管２０とスタータユニット２５のスタータユニット側燃焼用空気供給管２９とを、それぞれ燃料用接続部２３、空気用接続部２４を介して人が連結する。次に、燃焼用燃料供給側手動弁２１と燃焼用空気供給側手動弁２２を人が開ける。この時、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼制御部１８がスタータユニット２５の一部又は全てを制御する場合、燃焼制御部１８からスタータユニット制御部３０へ電気入力信号３１が送られるように人が電気的接触を伴う接続を行う。
【００１９】
次に、スタータユニット２５を用いた燃料電池システム１の起動方法について図２、図３を用いて説明する。
【００２０】
起動制御が開始されると、まずステップＳ１（以下、Ｓ１とする。Ｓ２以降も同様とする）では、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼部７の点火元である点火手段８で予めスパークを飛ばしておく。
【００２１】
続いて、Ｓ２でスタータユニット２５の大流量燃焼用空気供給手段２８で燃焼部７へ大流量の空気供給を開始し、Ｓ３でスタータユニット２５の大流量燃焼用燃料供給手段２６で燃焼部７へ大流量の燃料供給を開始し、燃焼部７における大燃焼量燃焼が開始される。そしてＳ４で、炎が安全に出ているかどうかを炎検知手段９で判断している。
【００２２】
炎検知手段９によって炎が出ていないと判断される（Ｓ４でＮＯ）と、エラーと判断され運転がストップされる。
【００２３】
一方、燃焼部７における燃焼が始まり、炎が検出される（Ｓ４でＹＥＳ）と、その燃焼排ガスの熱によって改質部５における触媒温度の昇温が始まる。この昇温は、改質部５内部の昇温がある所定の温度（例えば、５００℃）以上になるまで継続される（Ｓ５でＮＯ）。
【００２４】
そして、ある一定温度まで改質部５の温度上昇が確認された（Ｓ５でＹＥＳ）ならば、Ｓ６に進み、改質用のガス化させた炭化水素燃料及び水蒸気化した水が改質部５に導入され、一酸化炭素ＣＯ濃度が十分に低下した改質ガスが生成される改質反応が開始される。このとき、三方弁１４をアノード側配管１２からバイパス配管１３側に設定し、改質部５で生成された改質ガスはバイパス配管１３を通り燃焼部７に供給され、改質ガスと燃料ガスとの混焼となりその後排ガスとなって経路外へ排出される。その改質ガス品質において、燃料電池本体３に供給可能となるガス品質、つまり燃料電池の電気化学反応に害を及ぼす改質ガス中の一酸化炭素ＣＯの濃度が所定値以下になるまで、改質ガスはバイパス配管１３を通り燃焼部７に供給される（Ｓ７でＮＯ）。そのＣＯ濃度の検知方法としては、ＣＯセンサを用いる方法や、改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ選択酸化器それぞれの温度からＣＯ濃度を判断する方法などがあげられる。
【００２５】
改質ガス成分の一酸化炭素ＣＯの濃度が所定値以下になり次第（Ｓ７でＹＥＳ）、改質ガス流れをバイパス配管１３からアノード配管１２側に三方弁１４で配管を切り替え、Ｓ８に進み一酸化炭素ＣＯ濃度が十分に低下した改質ガスを燃料電池本体３に供給開始する。同時に、カソード側空気供給手段４による空気の供給を開始し燃料電池本体３が発電を開始する発電運転に入る。
【００２６】
次に、一酸化炭素ＣＯ濃度が十分に低下した改質ガスが燃料電池本体３に供給され始めると同時に、燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６が供給を開始する。これ以降の改質運転には、大熱量が必要でなくなるのでスタータユニット２５による燃料及び空気の大流量供給は必要なくなる。そのため、Ｓ９で大流量燃焼用空気供給手段２８を停止し、Ｓ１０で大流量燃焼用燃料供給手段２６を停止にする。
【００２７】
そして、大流量燃焼用燃料供給手段２６及び大流量燃焼用空気供給手段２８の供給が停止したのを確認したら、燃焼用燃料供給側手動弁２１と燃焼用空気供給側手動弁２２を人が閉める。次に、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼用燃料供給管１９とスタータユニット２５のスタータユニット側燃焼用燃料供給管２７との燃料側接続部２３と、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼用空気供給管２０とスタータユニット２５のスタータユニット側燃焼用空気供給管２９との空気用接続部２４を人がはずす。
【００２８】
上記のような起動方法により、スタータユニット２５を用いた起動では大幅に起動にかかる時間が短縮でき、且つ燃料電池システム本体ユニット２とスタータユニット２５の配管をそれぞれ燃料用接続部２３と空気用接続部２４を介して脱着可能としたため、必要な時のみ使用できる形態となり燃料電池システム本体ユニット２の構造的にもコンパクトとなり、システム本体には安価な補機（ポンプ等）が使用可能となる。
【００２９】
尚、本発明は上記のような起動方法に限られること無く、例えば、燃料電池システム１の起動方法を示した図３のＳ８で燃料電池本体３のアノード側に改質ガス供給を開始したと同時に燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６の供給を開始しているが、Ｓ２の大流量燃焼用空気供給手段２８の供給開始及びＳ３の大流量燃焼用燃料供給手段２６の供給開始をさせたと同時に燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６の供給を開始しても良い。この場合、燃焼用燃料及び燃焼用空気の供給量が一度しか変わらなくなるため燃焼に関する制御自体が簡易化でき、且つ改質部５の起動時に大流量燃焼用燃料及び大流量燃焼用空気の供給に足して、発電時のみに運転させるはずの燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６による燃焼用燃料及び燃焼用空気の供給を行なえばさらに大きな燃焼量が得られるためより迅速な起動が行なえる。また、Ｓ９とＳ１０の大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８の供給を停止したと同時に、燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６の供給を開始しても良い。
【００３０】
また、スタータユニット２５の大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８による燃焼用燃料及び空気の大流量供給の停止するタイミングとして、Ｓ６の改質用燃料及び改質用水の供給を開始した後に大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８の運転を停止させることも可能である。その場合、燃料電池本体３へ供給するには十分に低下していない一酸化炭素ＣＯ濃度を含んだ改質ガスを燃焼用燃料として燃焼部７に供給し、改質反応のための燃焼熱として用いる改質ガスの専焼運転を行なうため、大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８よる燃料及び空気の大流量供給は必要がなくなり、大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８よる燃焼用燃料及び空気の大流量供給を停止しスタータユニット２５を燃料電池本体ユニット２から取り外すことができる。そのとき、燃焼部７における改質反応熱が不足する場合は、通常発電時運転させる燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６を駆動させて不足している熱量分の燃焼用燃料及び空気の供給を行い、改質ガスと燃焼用燃料及び空気による混焼運転としても良い。
【００３１】
図４は、本発明の別の実施の形態を示すもので、先の実施形態と同一のものは同一の符号を付しその説明を省略する。この別実施形態では、改質部で燃料を部分的に酸化させる部分酸化改質反応を行う部分酸化改質器を用いた燃料電池システム１を示している。この実施形態において、燃焼用燃料供給手段１５と燃焼用空気供給手段１６が無く、改質部５には改質水ではなく部分酸化反応に必要な空気が供給されていることが先の実施形態と相違している。
【００３２】
ここで、部分酸化反応は反応が発熱反応であるため、改質に必要な熱量は反応熱によりまかなうことが出来る。このような形態の燃料電池システム１にスタータユニット２５を用いれば、起動時に必要な燃焼用燃料及び燃焼用空気はスタータユニット２５の大流量燃焼用燃料供給手段２６と大流量燃焼用空気供給手段２８でまかなえてしまうので燃焼用燃料供給手段１５及び燃焼用空気供給手段１６は特に設ける必要がなくなる。そのため、よりコスト安で簡易な構成となり、且つ制御も少なくなるため簡易な制御システムを有する燃料電池システム１とすることが出来る。
【００３３】
なお、燃料電池システム本体ユニット２の燃焼用燃料供給側手動弁２１と燃焼用空気供給側手動弁２２は人が手動で開閉することとしたが、例えば電動弁として燃料電池システム１全体を総括して制御する装置によって開閉する形態をとることも可能である。また、燃料電池システム１全体を総括して制御する機能を燃焼制御部１８に付加する形態をとることも可能である。
【００３４】
さらに、本発明は水蒸気改質方式や部分酸化方式による改質形態を示したが、先の実施形態に限られることなく、燃焼部７を有した改質部５であれば改質方式はどのような形態でも良い。
【００３５】
また、先の実施例では燃料電池の種類については特に限定しなかったが、例えば、固体高分子形燃料電池や固体酸化物形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池などを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態の燃料電池システムの系統図
【図２】同一実施形態の運転方法を示すフローチャート
【図３】同一実施形態の運転方法を示すフローチャート
【図４】本発明の他の実施形態の燃料電池システムの系統図
【図５】従来の燃料電池システムの系統図
【符号の説明】
【００３７】
１    燃料電池システム
２    燃料電池システム本体ユニット
３    燃料電池本体
５    改質部
７    燃焼部
８    点火手段
９    炎検知手段
１５  燃焼用燃料供給手段
１６  燃焼用空気供給手段
１８  燃焼制御部
１９  燃焼用燃料供給管
２０  燃焼用空気供給管
２３  燃料用接続部
２４  空気用接続部
２５  スタータユニット
２６  大流量燃焼用燃料供給手段
２７  スタータユニット側燃焼用燃料供給管
２８  大流量燃焼用空気供給手段
２９  スタータユニット側燃焼用空気供給管
３０  スタータユニット制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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